Jämviktstillstånd

Jämviktstillstånd är ett tillstånd där ett systems makroskopiska egenskaper är tidsoberoende när yttre villkor är oförändrade. Det kännetecknas av att nettoflöden av massa, energi eller momentum inom systemet är lika i båda riktningarna, även om mikroskopiska processer fortsätter.

Mekaniskt jämvikt uppstår när krafterna som verkar inom systemet balanserar, så att trycket är homogent och summan av krafter är noll. Termisk jämvikt innebär att temperaturen är lika i alla delar av systemet, så att det inte finns någon värmegradient som driver värmeflöde. Kemisk jämvikt uppstår när hastigheterna för den framåt och den bakåt reaktionen är lika, så att koncentrationerna av ämnena är konstant över tid. Utvecklingen beskrivs ofta med reaktionskvoten Q och jämviktskonstanten K; vid jämvikt är Q lika med K. Fasjämvikt är balansen mellan olika faser av samma ämne, till exempel mellan vätska och ånga vid kokpunkten, eller mellan fast och flytande fas vid specifik temperatur och tryck.

I termodynamiska termer uppnås jämvikt när systemets tillstånd förblir konstant under givna externa villkor. Isolerade system hittar entropin i ett maximum, medan system vid konstant temperatur och tryck minimerar Gibbs fria energi eller Helmholtz fria energi. Jämviktsförlopp uppstår när yttre villkor ändras eller systemet lämnas i vila, och nya jämviktstillstånd uppnås efter omfördelning av energi och matter.